El estrés por calor que interrumpe el ciclo de nutrientes del coral y sus algas simbióticas
Los resultados del blanqueamiento de los corales son obvios (vastos bosques submarinos de esqueletos de coral blanco), pero los procesos fisiológicos del blanqueamiento no se comprenden bien.
Ahora, investigadores de KAUST muestran que, mucho antes de que aparezcan los signos de blanqueamiento, los períodos prolongados de agua caliente provocan estrés por calor que interrumpe el ciclo de nutrientes del coral y sus algas simbióticas.
Los arrecifes de coral se encuentran en aguas cálidas con pocos nutrientes. Los corales pétreos incluyen el animal coralino, que es un huésped cnidario que vive en simbiosis con Symbiodiniaceae, algas unicelulares que fotosintetizan para ayudar a "alimentar" al coral a cambio de la protección del tejido coralino.
Durante un evento de blanqueamiento, el coral expulsa las algas, lo que puede provocar la inanición y la muerte del coral. El pensamiento actual, explica Nils Rädecker, ex Ph.D. estudiante en KAUST y ahora en la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), "es que esta hambruna fue el resultado de que los corales perdieran las algas como su principal fuente de energía". Sin embargo, algunas señales sugirieron que no es tan simple como eso.
Para investigar, el equipo de investigación transportó cinco colonias de un coral coliflor (Stylophora pistillata) desde el arrecife Abu Shosha en el Mar Rojo hasta los tanques de acuario de KAUST, que se instalaron para imitar de cerca las condiciones del arrecife. Una vez aclimatados, los corales fueron sometidos a condiciones de estrés por calor que coincidieron con las temperaturas máximas de verano locales en 2017.
El equipo de investigación demostró que la simbiosis estable de coral y algas se basa en que las algas permanezcan limitadas en nitrógeno, ya que "asegura que las algas transfieran al coral anfitrión carbono fotosintético como azúcares en lugar de invertirlo en su propio crecimiento", explica Rädecker. "Sin embargo, durante el estrés por calor, los corales consumen sus propias reservas de energía (aminoácidos) y liberan amonio de desecho que, a su vez, estimula el crecimiento de simbiontes de algas".
Imagen: Modelo que describe la transición dinámica entre un estado estable e inestable de la simbiosis coral-alga basada en interacciones metabólicas entre el coral anfitrión y sus simbiontes de algas.
Esto establece un nuevo ciclo. "Este desequilibrio metabólico desestabiliza el ciclo simbiótico de nutrientes: a medida que crecen los simbiontes de algas, trasladan menos carbono a su hospedador coralino", dice Rädecker. "Entonces, debido a que el coral anfitrión recibe menos carbono de sus algas, libera amonio, estimulando así el crecimiento de algas".
La expulsión de las algas durante el blanqueamiento no es la causa del estrés del coral, dice Nils, sino que "el blanqueamiento es un síntoma de una simbiosis alterada, en la que las algas ya no proporcionan alimento a su anfitrión coralino", dice.
Las actuales estrategias de manejo se enfocan en cuantificar la severidad del blanqueamiento, pero estos nuevos resultados sugieren un enfoque alternativo. "El monitoreo regular del estado nutricional de los corales podría ayudar a detectar tendencias a largo plazo en la respuesta de los corales a las condiciones ambientales cambiantes y anticipar problemas antes de que los arrecifes se decoloren", explica Rädecker.
Estos hallazgos también enfatizan los amplios beneficios "de identificar arrecifes que son vulnerables al blanqueamiento e implementar contramedidas apropiadas, en lugar de tener que 'rescatarlos' una vez blanqueados", dice Christian Voolstra, ex miembro de KAUST y ahora en la Universidad de Konstanz en Alemania.
"Nuestro estudio muestra que controlar la calidad del agua, como los niveles de nitrato, en el medio ambiente podría ayudar a reprimir la desestabilización del circuito de retroalimentación metabólica cuando aumenta la temperatura del agua del arrecife".
La investigación se ha publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences: Heat stress destabilizes symbiotic nutrient cycling in corals
